Masalah kebisingan dengan regulator switching buck / boost


12

Saya merancang perangkat listrik untuk proyek penelitian (saya seorang mahasiswa PhD, tetapi sayangnya tidak EE!). Info lebih lanjut tentang perangkat ini dapat ditemukan di http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

Prototipe terakhir memiliki masalah dengan catu daya, dan dengan demikian saya mencoba untuk mengatasi masalah dengan merancang yang baru dan lebih baik. Karena perangkat ini didukung oleh baterai Lithium-Ion, saya memutuskan untuk menggunakan LTC3536 buck / boost switching regulator: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Saya pada dasarnya menggunakan implementasi referensi (halaman 1 dari lembar data) untuk catu daya 1A / 3.3V seperti yang terlihat di sini: (sumber: ulb.ac.be )skema

Ada tiga bidang ground yang terpisah: PGND, yang berasal dari baterai, GND, ground normal, dan AGND untuk sensor analog dll.

Ini papan yang saya rancang di Eagle. Saya sudah memperhatikan beberapa penyimpangan dari desain referensi, misalnya, C3 dan C4 harus ditempatkan jauh lebih dekat ke LTC (U3): (sumber: ulb.ac.be )naik

Ini adalah output yang saya lihat di VCC (dengan atau tanpa beban, Vin = 4.7V) Seperti yang Anda lihat, Vpp sangat besar! Ini lebih kecil untuk Vin <4.3V, tetapi masih cukup besar. (sumber: ulb.ac.be )sepatu berduri

Saya melakukan sedikit trial-and-error dengan memindahkan C3 dan C2 lebih dekat ke LTC, dan menambahkan tutup 1μF lain ke C7. Ini tidak banyak membantu. Saya kemudian mengganti C7 dengan tutup 220μF bukan 22μF yang disebutkan dalam datasheet. Dengan ini, Vpp ~ 200mV. Ini jauh lebih baik tetapi masih jauh dari apa yang ditentukan dalam lembar data. Selain itu, ini hanya berlaku untuk Vin> 4.3V; di bawah ambang batas ini Vpp masih lebih dari 2V. Saya kira itu dorongan vs regulasi uang yang membuat perubahan, tapi saya tidak benar-benar melihat bagaimana saya bisa memperbaikinya.

Sekarang pertanyaannya:

  1. Saya bertanya-tanya apakah saya membuat kesalahan yang jelas bagi mata yang terlatih?
  2. Mengapa Vpp sangat besar, ketika noise yang diberikan dalam datasheet hanya 40mV?
  3. Apakah ada cara lain untuk memperbaikinya selain menjatuhkan secara acak kapasitor keluaran yang berbeda?

Apakah Anda menguji catu daya dengan beban pada outputnya? Apakah beban serupa dengan beban yang Anda miliki dalam kondisi penggunaan normal?
The Photon

Ya, saya menggunakannya dengan dan tanpa memuat.
arnuschky

" Vpp adalah ~ 200mA " - Agaknya ini salah ketik, dan Vpp dalam miliVolts bukan miliAmperes. Jika tidak, tolong jelaskan apa yang Anda maksudkan, terima kasih.
Anindo Ghosh

1
Selain memperbaiki kebisingan, bagaimana Anda MENGUKURnya. Di mana ruang lingkup Anda? Jika Anda memindahkan ground scope, apakah noise yang ditampilkan berubah. Coba letakkan ground scope sedekat mungkin di dekat titik sinyal. Yang sangat antusias telah diketahui menggunakan kawat pendek dari cincin tanah di hidung probe ke tanah terdekat sehingga panjang timah hitam adalah beberapa mm.
Russell McMahon

1
Informasi hebat dalam pertanyaan ini. OP arnuschky, bisakah Anda memperbaiki tautan gambar di atas untuk menjaga informasi ini di komunitas?
smoothVTer

Jawaban:


7

Saya pikir Anda akan memiliki masalah dengan tata letak Anda. C3 / C4 HARUS lebih dekat ke pin 1 (EDIT ini seharusnya membaca pin8 / 9 bukan pin1) . Ketika saya mengatakan lebih dekat, saya maksudnya hidup di sana! Ditto C7 - perlu dipasangkan tepat pada pin 7. Sekarang saya belum pernah menggunakan bagian ini tetapi ini adalah prosedur standar untuk perangkat jenis ini.

Pikirkan tentang pulsa saat ini yang mengalir dari pin 7 ke C7 dan panjang jalur antara itu dan IC - mungkin 20nH trek.

Kembalinya C7 - kemana perginya? Ini akan segera kembali ke pin arde yang salah (arde sinyal). Tanah C7 harus sesingkat mungkin hingga pin 5 dan 13 mungkin tanpa melanggar hukum pelanggaran. Dan ini harus menjadi titik bintang Anda untuk mengunci ground sinyal. Ground sinyal kemudian harus menuju ke komponen umpan balik Anda dan tidak melewatkan beban atau arus C7 sama sekali.

Saya akan menolak pengujian PCB ini jika diserahkan kepada saya. Maaf karena tiba-tiba tetapi ini adalah aturan emas pada sirkuit switching: -

masukkan deskripsi gambar di sini


Terima kasih atas balasan cepat Anda. Maaf untuk pertanyaan dasar, tapi saya hanya hobi, jadi mohon bersabar. :) Apa itu "pelanggaran hukum"? Apakah Anda memiliki sumber di mana saya dapat membaca beberapa informasi latar belakang? Saya juga tidak mengerti "rute Kelvin khusus" yang disebutkan dalam lembar data? Apakah ini hanya jalur terpisah dengan lebar jejak lebih kecil? Saya akan berusaha mengubah rute papan besok menggunakan saran Anda.
arnuschky

3
@arnuschky Tidak masalah. Undang-undang Trespass - hanya rasa humor saya dan mencoba mengatakan mendapatkan garis pendek perangkat = mendapatkan perangkat sampai pin pada chip. Rute Kelvin adalah jargon teknologi Linear yang berarti menggunakan trek terpisah ke titik bintang dan pada dasarnya titik bintang itu adalah persimpangan pin 5 dan pad di bawahnya (13). Sebelum merutekan ulang ada beberapa hal yang harus dicoba. Coba keramik 10uF di dua tempat - pin 7 ke pin 13 (di bawahnya, mungkin bor lubang untuk memberi makan kawat melalui) dan pin1 ke pin5 / 13 - mungkin menggunakan teknik yang sama. Coba dan lihat apakah itu membaik.
Andy alias

1
Dua jari terbakar kemudian ... Hal pertama adalah memperbaiki koneksi ground dari C3, C4, dan C7. Saya menyolder kapasitor elektrolit langsung ke pin. Jalurnya panjang karena aku hanya bisa masuk ke komponen lubang, tapi tetap saja, ketergantungan suara pada Vin menghilang. Vpp sekitar 900mV. Saya kemudian melepas tutup ini dan menyolder keramik 10μF di sisi lain (pengeboran lubang) seperti yang diusulkan oleh Andy. Vpp turun hingga 350mV, dan bahkan tanpa tutup input! Menambahkan C2, C3 (1μF dan 10μF topi keramik) di bagian belakang pin8 / 9 menghasilkan Vpp ~ 100mV. Menambahkan 10μF dari pin1 ke pin3 tidak banyak berubah.
arnuschky

Tutup yang saya tambahkan dengan mengebor sebuah lubang adalah antara pin 7 dan pin 13 / pesawat PGND. Selanjutnya, saya menambahkan 22μF elca di bagian belakang, yang tidak mengubah apa pun. Saya baru saja melihat bahwa Anda meminta saya untuk menambahkan 10μF dari pin1 ke pin5 / 13. Saya melakukan itu sekarang, itu tidak banyak berubah.
arnuschky

2
@ JesúsCastañé Saya salah tapi begitu juga Anda !!! pin 8 dan 9 adalah pin Vin yang mereka harus dekat dan ini terhubung ke pin 1
Andy alias
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.